Con lo sviluppo della tecnologia a circuito integrato (IC), il ridimensionamento dei transistor a semi -duttori di ossido di metallo (MOS) (MOS) (FET) si sta avvicinando ai loro limiti fisici fondamentali.Nanotubi di carbonio (CNT)sono considerati materiali promettenti nell'era post silicio a causa del loro spessore atomico e delle proprietà elettriche uniche, con il potenziale per migliorare le prestazioni dei transistor riducendo al contempo il consumo di energia. I nanotubi di carbonio allineati ad alta purezza (A-CNT) sono una scelta ideale per guidare IC avanzati a causa della loro alta densità di corrente. Tuttavia, quando la lunghezza del canale (LCH) diminuisce al di sotto di 30 nm, le prestazioni del FET A-CNT a singolo gate (SG) diminuiscono significativamente, si sono manifestate principalmente come deterioramento delle caratteristiche di commutazione e un aumento della corrente di perdita. Questo articolo mira a rivelare il meccanismo di degrado delle prestazioni nel FET A-CNT attraverso ricerche teoriche e sperimentali e proporre soluzioni.
Recenti ricerche innovative condotte da esperti accademici come il accademico Peng Lianmao, il ricercatore Qiu Chenguang e il ricercatore Liu Fei dell'Università di Pechino hanno presentato un significativo progresso tecnologico nel regno della polvere di nanotubi di carbonio. Attraverso innovative strutture a doppia gate, hanno superato con successo l'accoppiamento elettrostatico tra nanotubi di carbonio (CNT) per raggiungere il limite di interruttore Bohr per i transistor a effetto campo di nanotubi di carbonio (CNT-FET).
I nanotubi di carbonio allineati ad alta densità (A-CNT) nelle configurazioni convenzionali a gate singolo spesso affrontano sfide come il restringimento del gap di banda (BGN) a causa dello stacking, che ostacola i loro intrinseci vantaggi elettrostatici quasi dimensionali. Questa limitazione influisce sulle prestazioni e sull'efficienza dell'elettronica a base di CNT.
Attraverso una combinazione di simulazioni teoriche e validazioni sperimentali, i ricercatori hanno introdotto un'efficace struttura a doppia gate che riduce significativamente l'effetto BGN. Questa innovazione ha permesso ai FET A-CNT di raggiungere l'oscillazione della sottosolvola (SS) che si avvicina al limite di emissione termica di Boltzmann di 60 mV/decennio e di raggiungere un rapporto di corrente di interruttore superiore a 10^6. Inoltre, il gate Ultra-Short da 10 nm fabbricato FET a doppio gate mostrano metriche di prestazioni eccezionali, tra cui una corrente di saturazione elevata (superiore a 1,8 mA/μm), tranconduttanza di picco (2,1ms/μm) e un basso consumo di potenza statica (10NW/μM), soddisfacendo i requisiti di circuiti integrati avanzati.
La riuscita implementazione della struttura a doppia gate nei FET A-CNT non solo mette in mostra una grande svolta nell'elettronica a base di CNT, ma apre anche la strada allo sviluppo di dispositivi elettronici ad alte prestazioni ed efficienti dal punto di vista energetico. Questo progresso tecnologico tiene un'enorme promessa per la rivoluzione del campo della nanoelettronica e l'apertura di nuove possibilità per la progettazione e la fabbricazione di componenti elettronici di prossima generazione.
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